作为一门新兴学科,超分子化学发展迅猛,至今已取得了十分丰富的系统性成果。大环化学作为超分子化学发展的重要推动力,受到超分子化学家的持续关注。新型大环主体分子的设计和合成代表了具有挑战性的研究领域,大环化学的发展将开启超分子化学的无限潜能。在大环化学的历史上,超分子化学家们发展了冠醚、环糊精、杯芳烃以及葫芦脲十分经典的四代大环分子。2008年,一种新的大环分子-柱芳烃被报道,其具有独特的分子结构和优良的主客体化学性质等特性,受到了超分子化学家的持续关注和研究,并逐渐成为超分子化学研究的热点之一。柱芳烃的同系物众多,其中柱[5]芳烃和柱[6]芳烃的合成简单且高效,特别是柱[5]芳烃在衍生化方面更有优势,优于其他高阶柱芳烃,因此被研究得最为广泛。但是柱[6]芳烃的空腔比柱[5]空腔更大且可以与很多客体分子相匹配,具有更好的普适性,对其的研究也有待更加深入和广泛的探索,所以基于柱[6]芳烃的相关研究也必将更加丰富柱芳烃化学领域。为了进一步探索柱[6]芳烃的性质并加以应用,本论文将通过以下四个方面阐述基于柱[6]芳烃的主客体化学性质及其相关应用的研究。在第一部分工作中,我们成功建立了水溶性柱[6]芳烃与偶氮苯分子之间的光控的可逆的穿进-穿出的水相中的主客体识别机理,并进一步构建了具有光响应性的自组装体系。偶氮苯分子可发生可逆的光致顺反异构,顺式或反式的客体分子与水溶性柱[6]芳烃的络合模式不一样导致其自组装的形貌也不一样,单独的两亲客体分子组装形成实心纳米粒子,加入主体后则组装形成囊泡,经过紫外光和可见光的分别照射后,能发生囊泡与纳米粒子的互相转变,实现了光响应性的自组装体系的构建,丰富了柱芳烃化学和光响应性超分子体系的领域。在第二部分工作中,我们建立了一种新型的基于水溶性柱[6]芳烃和偶氮苯的光和pH双重响应性主客体识别机理,与第一部分工作的不同之处在于该主客体作用能够被紫外光破坏,我们对偶氮苯客体进行了有效修饰,使得该主客体作用能够被紫外光破坏,顺式的偶氮苯客体与主客体并不络合,而不仅仅是络合模式的改变,从而使得紫外光照对于该体系的影响增大,这对于构筑一些刺激响应性的超分子体系是十分重要的并且,我们利用了羧酸铵盐型的水溶性柱芳烃的酸碱响应性的特点实现了 pH主客体络合的调控。进一步地,我们利用该主客体体系构筑了光和pH双重响应性的自组装体系,单独的客体分子组装形成纳米片结构,而主客体络合物则形成了双头基超两亲分子,其在水中自组装形成囊泡结构,紫外光和pH值降低能够破坏囊泡结构,可见光和pH值升高则能够使囊泡结构恢复。此外,我们成功地将该体系应用于对小分子的控制释放。在第三部分工作中,我们选用了一种一种氮杂二苯乙烯衍生物-4,4’-二甲基-4,4’-二氮杂二苯乙烯的六氟磷酸盐作为客体,建立了一种新的基于柱[6]芳烃的主客体识别机理。因为客体分子具有光致顺反异构的性质,当其处于反式结构时与主体络合形成[2]准轮烷结构,而顺式结构则无法络合;当利用紫外光照射时,该[2]轮烷结构被破坏。与第二部分的不同之处在于该主客体作用能够被紫外光破坏,并且不需要对客体进行特别的修饰,减少了繁琐的有机合成过程,更重要的是该客体分子经过紫外光照转变成顺式结构后比较稳定,而不像第一部分和第二部分的工作中的偶氮苯一样转换比较迅速而且需要放置在暗处保护,简化了表征和操作过程。在第四部分工作中,我们构建了基于水溶性柱[6]芳烃和氮杂二苯乙烯衍生物-(E)-4,4’-二甲基-4,4’-二氮杂二苯乙烯二碘盐的主客体识别机理,成功地利用水溶性柱[6]芳烃对该客体在水中的光水合反应进行了调控,水溶性柱[6]芳烃能够作为一种"保护剂"来阻止该客体分子在水中的光水合反应。核磁共振氢谱、紫外可见吸收光谱、透射电子显微镜的结果验证了这一过程。这一工作成功地将新一代大环分子柱芳烃应用于光化学反应领域,开拓了柱芳烃化学的应用领域。